Πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις συστηµάτων αξιοποίησης Κυµατικής Ενέργειας

Transcript

1 Πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις συστηµάτων αξιοποίησης Κυµατικής Ενέργειας Προώθησητηςεισαγωγήςενέργειαςαπόθαλάσσιοκυµατισµό στην Ευρωπαϊκή αγορά Ανανεώσιµων Πηγών Ενέργειας Παναγιωτόπουλος Μιχαήλ, (ΚΑΠΕ)

2 δοµή τηςπαρουσίασης Εισαγωγή Κυµατικό δυναµικό διεθνές και Ελληνικό Επιβιωσιµότητα Τύποι συσκευών Κυµατικής Ενέργειας Ευρωπαϊκά κέντρα δοκιµών Πρόσφατα εγκεκριµένα Επιδεικτικά έργα Θαλάσσιας Ενέργειας

3 Εισαγωγή Το δυναµικό της ενέργειας από τον θαλάσσιο κυµατισµό µπορεί να έχει αξιοσηµείωτη συνεισφορά στην παραγωγή ενέργειας από Ανανεώσιµες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) σε διεθνές επίπεδο. Η κυµατική ενέργεια παρουσιάζει το πλεονέκτηµα της εξαιρετικά µεγάλης πυκνότητας και η διαθεσιµότητά της είναι πλέον πολύ καλά προβλέψιµη. Παρ ότι οι µηχανές κυµατικής ενέργειας σχεδιάζονται και δοκιµάζονται για τρεις δεκαετίες, δεν έχουν φθάσει σε ώριµη εµπορική µορφή, όπως συµβαίνει για άλλες µορφές ΑΠΕ. Αυτό οφείλεται κυρίως στο σκληρό και αφιλόξενο θαλάσσιο περιβάλλον, όπου καλούνται να λειτουργήσουν. Το ενδιαφέρον όµως παραµένει αµείωτο και αρκετές συσκευές, που έχουν πλέον ξεπεράσει το αρχικό πειραµατικό στάδιο ανάπτυξης υπό κλίµακα, εγκαθίστανται, ως βιοµηχανικά πρωτότυπα πλήρους κλίµακας, στα πεδία δοκιµών της Βόρειας θάλασσας και του Ατλαντικού

4 το διεθνές δυναµικό Σε παγκόσµιο επίπεδο το κυµατικό δυναµικό σε πολλές περιοχές είναι πολύ σηµαντικό. Παρατηρείται ότι το υψηλότερο δυναµικό καταγράφεται στην εύκρατη ζώνη. Όσον αφορά την υτική Ευρώπη το κυµατικό δυναµικό σε πολλές περιοχές είναι υψηλό και µπορείναφθάνειτα70kw/m στις δυτικές ακτές της Ιρλανδίας..

5 το Ελληνικό υναµικό Στη Μεσόγειο το δυναµικό είναι αισθητά µικρότερο. Για τις Ελληνικές θάλασσες µια πρώτη εκτίµηση µπορεί να γίνει από τα δεκαετή κυµατικά δεδοµένα που δηµοσιεύονται στον Άτλαντα Ανέµου και Κύµατος των Ελληνικών Θαλασσών

6 το Ελληνικό υναµικό Το Ενεργειακό δυναµικό δίδεται από J=0.42x(H s ) 2 xt p J(kW/m), H s (m), T p (s) Οι θέσεις είναι στην ανοικτή θάλασσα, κοντά στην ακτή µπορεί να διαφέρουν σηµαντικά. Μέση Ετήσια Ισχύς Κυµατισµού (kw/m) Σηµεία Αριθµητικής Επεξεργασίας H H H H H H H H H H H H Μέση Ετήσια Ισχύς Κυµατισµού (kw/m) Σηµεία Πλωτήρων M M M M M M6 3.57

7 επιβιωσιµότητα Κατά την εγκατάσταση ενός ενεργειακού συστήµατος ορίζονται οι συνθήκες επιβιωσιµότητάς του για τιµές περιόδου επαναφοράς 50 ή 100 ετών Καµπύλη διάρκειας ισχύος σηµείου Η Ισχύς κυµατισµού ανα µονάδα πλάτους κορυφή (kw/m) Ύψος κύµατος περιόδου επαναφοράς 100 ετών Ποσοστό υπέρβασης

8 συσκευές κυµατικής ενέργειας 1. Συσκευές µακρόστενης µορφής (attenuator). Αυτές είναι πλωτές επιµήκεις κατασκευές µε µικρή µετωπική επιφάνεια, που λειτουργούν παράλληλα µε τονκυµατισµό και κινούνται στην επιφάνεια του κύµατος. Οι κινήσεις κατά µήκος της µηχανής µπορούν επιλεκτικά να χρησιµοποιηθούν για την παραγωγή ενέργειας µέσω υδραυλικού κυρίως µηχανισµού. Έχουν µικρή µετωπική επιφάνεια προς το κύµα, σε σύγκριση άλλες µε συσκευές, όπου το κύµα τερµατίζει την πορεία του, οπότε η συσκευή καταπονείται από µικρότερες δυνάµεις. Παραδείγµατα τέτοιων συσκευών αποτελούν το Pelamis, το Oceantech, το Dexawave,..

9 συσκευές κυµατικής ενέργειας pelamis Το P2 µετά από 4 ηµέρες επιτυχηµένων δοκιµών αποσυνδέθηκε από το πεδίο δοκιµών της EMEC σύµφωνα µε το πρόγραµµα. Η απόσυρσηέγινε µε χρήση µόνο του σκάφους Voe Viking multicat που µειώνει σηµαντικά το κόστος συντήρησης. (Ανακοίνωση της )

10 συσκευές κυµατικής ενέργειας 2. Σηµειακοί απορροφητές ενέργειας (point absorbers). Είναι πλωτές συνήθως κατασκευές, που απορροφούν την ενέργεια από όλες τις κατευθύνσεις µέσω της κίνησής τους στην επιφάνεια του νερού ή κοντά σε αυτήν. Το σύστηµα ανάκτησης της ενέργειας (Power take-off) µπορεί να παίρνει διάφορες µορφές ανάλογα µε τηδιαµόρφωση της αντίδρασης στην κίνηση του πλωτήρα. Παραδείγµατα αυτής της προσέγγισης είναι το Wave Star, το OPT, το Wavebob, το Fred Olsen & Co, το Manchester bobber,...

11 συσκευές κυµατικής ενέργειας wave star

12 συσκευές κυµατικής ενέργειας OPT

13 συσκευές κυµατικής ενέργειας Wavebob

14 συσκευές κυµατικής ενέργειας 3. Συσκευές οριζόντιας κυµατικής παλινδρόµησης (Oscillating Wave Surge Converter). Οι συσκευές αυτές προσλαµβάνουν την ενέργεια από την κατά την οριζόντια κατεύθυνση, κίνηση των στοιχείων του νερού, κατά τον θαλάσσιο κυµατισµό. Ένας βραχίονας παλινδροµεί σαν εκκρεµές στηριγµένος σε περιστρεφόµενη άτρακτο. Η διεύθυνση της ατράκτου είναι κάθετη στην κίνηση τόσο του νερού όσο και του βραχίονα. Παραδείγµατα τέτοιων συσκευών είναι το Oyster, το Waveroller, το Langlee System, το Neptune Triton,...

15 συσκευές κυµατικής ενέργειας Oyster

16 συσκευές κυµατικής ενέργειας Langlee System

17 συσκευές κυµατικής ενέργειας 4. Παλινδροµούσα στήλη νερού (Oscillating Water Column). Είναι συσκευές που διαθέτουν µια ηµιβυθισµένη κενή εσωτερικά κατασκευή σε µορφή θαλάµου. Ο θάλαµος είναι ανοικτός προς την µεριά της θάλασσας µε το άνω τµήµα του ανοίγµατος κάτω από την ελεύθερη επιφάνεια του νερού. Στο εσωτερικό του, πάνω από την επιφάνεια του νερού, έχει µια στήλη αέρα. Τα κύµατα κινούν παλινδροµικά τη στήλη του νερού στο εσωτερικό του θαλάµου η οποία µε τη σειρά της συµπιέζει και εκτονώνει την υπερκείµενη στήλη αέρα. Όταν η στήλη νερού ανέρχεται ο εγκλωβισµένος αέρας οδηγείται προς και από την ατµόσφαιρα µέσω ενός αεροστροβίλου. Όταν η στήλη κατέρχεται, αναρροφάται αέρας από την ατµόσφαιρα µέσω του ιδίου αεροστροβίλου, που στρέφεται γενικά προς την ίδια κατεύθυνση ανεξάρτητα από την φορά κίνησης του αέρα. Η ροπή από την περιστροφική κίνηση του αεροστροβίλου χρησιµοποιείται για την κίνηση µια γεννήτριας και την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι συσκευές αυτές αρχικά σχεδιάστηκαν για εγκατάσταση επί της ακτής σε κυµατοθραύστες ή άλλες κατασκευές. Στη συνέχεια δοκιµάστηκαν συσκευές αυτής της τεχνολογίας που επέπλεαν για εγκατάσταση στην ανοικτή θάλασσα µε κατάλληλη αγκύρωση. Παραδείγµατα τέτοιων συσκευών είναι το Wavegen, το Oceanlinx, το Ocean Energy Buoy,...

18 συσκευές κυµατικής ενέργειας Wavegen

19 συσκευές κυµατικής ενέργειας Wavegen

20 συσκευές κυµατικής ενέργειας Oceanlinx

21 συσκευές κυµατικής ενέργειας Ocean Energy Buoy

22 συσκευές κυµατικής ενέργειας 5. Συσκευές υπερπήδησης του νερού (Overtopping device). Είναι συσκευές που βασίζονται στη φυσική συλλογή του νερού, που συλλαµβάνεται σε µια ανοικτή δεξαµενή, το χείλος της οποίας βρίσκεται πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας και γεµίζει µε τον θαλάσσιο κυµατισµό. Το νερό επιστρέφει στη θάλασσα µέσω ενός συµβατικού υδροστροβίλου, µικρού ύψους πτώσης, ο οποίοςµέσω γεννήτριας, παράγει την ηλεκτρική ενέργεια. Η ενέργεια παράγεται µε χρήση της δυναµικής ενέργειας του νερού, που βρίσκεται στην ανοικτή δεξαµενή ψηλότερα από τη στάθµη της θάλασσας. Παραδείγµατα τέτοιων συσκευών είναι το Wave Dragon, το Waveplane, το Seawaveslot,...

23 συσκευές κυµατικής ενέργειας Wave Dragon

24 συσκευές κυµατικής ενέργειας Waveplane

25 συσκευές κυµατικής ενέργειας Seawaveslot

26 συσκευές κυµατικής ενέργειας 6. Βυθισµένες συσκευές διαφοράς πίεσης (Submerged pressure differential). Οι συσκευές αυτές τυπικά βρίσκονται κοντά στην ακτή και στηρίζονται στο βυθό. Η κίνηση του κύµατος στην επιφάνεια διαφοροποιεί την υποκείµενηπίεσηηοποίαµεταφέρεται κατάλληλα στο µηχανισµό παραγωγής ενέργειας. Παράδειγµα τέτοιων συσκευών είναι το AWS...

27

28 συσκευές κυµατικής ενέργειας; 7. Άλλες συσκευές που δεν κατατάσσονται σε κάποια κατηγορία. Στην κατηγορία αυτή κατατάσσονται συσκευές διαφορετικής σχεδίασης από τις πλέον γνωστές τεχνολογίες που προαναφέρθηκαν, όπως για παράδειγµα τοwave rotor, που είναι µια µορφή στροβίλου που κινείται κατ ευθείαν από τα κύµατα. Ή επίσηςεύκαµπτες κατασκευές που αλλάζουν σχήµα και όγκο και που αποτελούν τµήµα του συστήµατος µετατροπής της ενέργειας.

29 Πηγή: Frank Neumann Wave Energy Center ευρωπαϊκά κέντρα δοκιµών

30 κέντρα δοκιµών EMEC

31 κέντρα δοκιµών EMEC

32 κέντρα δοκιµών EMEC

33 κέντρα δοκιµών EMEC

34 επιδεικτικά έργα θαλάσσιας ενέργειας Συντονιστής : IT Power Έργο: Pulse Stream MW πρωτότυπο παλιρροιακής ενέργειας µε παλινδροµούντα πτερύγια αξιοποίησης θαλάσσιου παλιρροιακού ρεύµατος Εγκατάσταση: Ηνωµένο Βασίλειο Επιλέξιµο Κόστος: 13.9 M Υποστήριξη : 8.0 M

35 επιδεικτικά έργα θαλάσσιας ενέργειας Έργο: WavePort Συντονιστής : UK Intelligent Systems Research Institute 600kW Σηµειακός απολήπτης (point absorber) Εγκατάσταση Ισπανία Επιλέξιµο κόστος: 7.9 M Υποστήριξη : 4.6 M

36 επιδεικτικά έργα θαλάσσιας ενέργειας Έργο: Standpoint Συντονιστής : Wavebob 500kW Σηµειακός απολήπτης (point absorber) Εγκατάσταση στην Πορτογαλία Επιλέξιµο κόστος: 8.5 M Υποστήριξη : 5.1 M

37 επιδεικτικά έργα θαλάσσιας ενέργειας Έργο: SURGE 300 kw Ηµιβυθισµένος µετατροπέας οριζόντιας παλινδρόµησης Συντονιστής : AW-Energy Oy Εγκατάσταση στην Πορτογαλία Επιλέξιµο κόστος: 5.7 M Υποστήριξη : 3.0 M

38 Ευχαριστώ πολύ